多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）雷达根据天线阵元间距的远近可以分为分布式MIMO雷达和集中式MIMO雷达。集中式MIMO雷达的特点是天线近距离放置,不同天线发射波形各异,具有波形分集能力,带来更多优化自由度。因此集中式MIMO雷达波形设计一直是雷达信号处理领域的研究热点。本文从集中式MIMO雷达发射波形设计的角度出发,研究了集中式MIMO雷达通信一体化波形设计方法以及集中式MIMO雷达极化波形设计方法。论文主要工作如下:1.提出了一种分时集中式MIMO雷达通信一体化波形设计方法。利用集中式MIMO雷达平台构建时分双功能雷达通信一体化（Dual Function Radar Communication,DFRC）系统,系统在通信模式下向多个通信用户同时传输不同的数据流。与基于通信信道状态信息的传统预编码方法不同,本文所提方法基于待传输数据流生成期望星座图,在恒模条件下对DFRC系统发射的相位编码信号进行优化,以通信用户接收信号合成期望的星座图为优化目标,构建了三个波形设计准则,并采用序列二次规划（Sequential Quadratic Programming,SQP）算法求解,进而得到优化后的发射波形。数值仿真结果表明,DFRC系统发射优化后的相位编码信号,多个通信用户可以有效地合成期望星座图,同时位于非通信方向的窃听者难以从接收信号中解码正确的通信信息,从而保证了该DFRC系统的物理层安全特性。2.研究了恒模条件下集中式MIMO雷达极化波形设计方法。以集中式MIMO雷达发射的相位编码信号为优化变量,以匹配期望发射方向图和抑制极化角域信号自互相关联合峰值旁瓣电平为双优化目标,构建了极化波形设计准则,并采用SQP算法求解,进而得到优化后的发射波形。数值仿真结果表明,采用优化后的相位编码信号,集中式MIMO雷达生成的极化发射方向图能够很好地匹配期望发射方向图,发射能量集中在了主瓣方向,提升了雷达波形的能量利用率。此外,自互相关联合峰值旁瓣电平得到了有效抑制,使得极化角域信号脉冲压缩后的距离旁瓣触发虚警的概率减小,提高了雷达的目标探测性能。